用于使車輛電池充電或放電的方法與流程

本發明涉及一種用于使車輛電池充電或放電的方法。

背景技術：

充分已知的是使用車輛電池來為電動機或其他車輛部件供電。尤其在以電動機驅動的車輛的情況下，在此通常必須對車輛電池充電，多數情況下是借助于對應的外部充電站。在此必須的是，用于充電的電壓具有特定設定值并且高于車輛電池的電壓。在此在充電站與車輛電池之間出現的電壓差限定了電流并且因此限定了充電過程的充電速度。

從現有技術中已知多種方法，其中變壓器一方面用于將輸入電壓轉變為與輸入電壓相比升高的輸出電壓，以便將這種升高的輸出電壓提供給車輛電池，并且另一方面用于通過改變變壓比來確保適配于由車輛電池所需的電壓。在此背景下，通常使用濾波器以便抵消不希望的影響。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種方法，通過該方法來改善車輛電池的充電或放電。在此背景下，將尤其希望的是，在重量和安裝空間方面優化用于轉變電壓的裝置。

本發明的目的是通過借助于多相變壓器、尤其借助于直流變壓器來使車輛電池充電和/或放電的方法來實現的，其中通過該多相變壓器將輸入電壓轉變為輸出電壓，其中該多相變壓器以固定設定的變壓比來運行，并且該輸入電壓是變化的以便適配該輸出電壓。

與現有技術相比，根據需要通過改變輸入電壓來適配輸出電壓，其結果是不再必須使多相變壓器在其效率優化的工作范圍之外運行。作為結果，可以有利地省去額外的濾波器，這些額外的濾波器旨在如果變壓器運行在其效率優化工作點之外則抵消不希望的影響，其結果是，多相變壓器可以被配置成使得其與這種具有濾波器的變壓器相比需要更少的安裝空間并且重量更輕。具體地，效率優化的工作范圍在此被理解為波紋電流在其中消失或低于閾值的范圍。

尤其提供的是，借助于多相變壓器中的脈沖占空比來限定固定設定的變壓比。在此，所限定的脈沖占空比(也就是說固定設定的變壓比)尤其取決于多相變壓器的量級，即，可以不同地被限定為2相、3相或m相變壓器的變壓比。此外，提供的是，多相變壓器與車輛電池一起整合到車輛中。

通過參考附圖，從這些從屬權利要求及說明中可以發現本發明的多個有利設計和發展。

根據本發明的另一個實施例，提供的是，該輸入電壓被限制在一個允許輸入電壓范圍，其中該多相變壓器優選地以來自該允許輸入電壓范圍的在該多相變壓器的效率優化的工作點的區域中的輸入電壓來運行。

根據本發明的另一個實施例，提供的是，為了擴大該允許輸入電壓范圍，由該多相變壓器提供多個效率優化的工作點。尤其提供了通過增加量級增加可能的固定可設定變壓比或脈沖占空比的數量，對于該變壓比或脈沖占空比存在效率優化的工作點。在此背景下，可想到的是，被指配給相應變壓比的輸入電壓范圍重疊，其結果是，有利地提供了潛在可用的輸入電壓的盡可能寬的范圍。具體地，不局限于相對小的輸入電壓范圍，如對于2相變壓器的情況。

根據本發明的另一個實施例，提供的是，尤其在充電過程或放電過程中在各固定的變壓比之間轉換。作為結果，在整個充電或放電過程中有利地可以使用盡可能寬的輸入電壓范圍來用于適配或修改輸出電壓。

根據本發明的另一個實施例，提供的是，借助于輸出電壓側的、尤其是車輛側的充電管理系統與輸入電壓側的、尤其是充電站側的控制裝置進行通信，以用于設定輸入電壓。作為這種通信的結果，有利地可以根據所需要的輸出電壓來適配輸入電壓并且因此確保獲得所希望和所需要的輸出電壓。此外，多相變壓器的量級或其規格可以被傳達至輸入側的控制裝置。尤其可想到的是，以無線的方式進行通信。

根據本發明的另一個實施例，提供的是，該多相變壓器

--用于借助于充電站對電池充電，

--用于借助于該車輛電池對車倆部件進行車輛內部供電和/或

--用于反饋電到該供電系統中。

具體地，多相變壓器在此可以用于對車輛電池放電或充電。

本發明的另一個主題是一種用于通過本發明的方法使車輛電池充電的充電站，其中該充電站具有控制裝置，該控制裝置用于提供用于多相變壓器的可變輸入電壓。

本發明的另一個主題是一種由充電站和車輛構成的系統，該車輛包含車輛電池和多相變壓器，其中該充電站和該車輛被配置成用于進行根據本發明的方法。

具體地，提供的是，借助于多相變壓器中的脈沖占空因數來限定固定設定變壓比。在此，所限定的脈沖占空因數(也就是說固定設定變壓比)尤其取決于多

附圖說明

在附圖中并且在參考附圖而對多個優選實施例進行的以下說明中，可以發現本發明的進一步的細節、特征和優點。附圖在此僅僅展示了本發明的多個示例性實施例，其不對本發明的基本概念進行限制。

圖1a和圖1b示出了歸一化輸入電流(圖1a)和波紋電流(圖1b)在單相變壓器、二相變壓器和三相變壓器的情況下對多相變壓器的脈沖占空比的依賴性。

圖2示出了根據本發明的第一示例性實施例的方法的框圖。

圖3示出了根據本發明的第二示例性實施例的方法的框圖。

圖4示出了根據本發明的第三示例性實施例的方法的框圖。

在各個附圖中，相同部分總是配備有相同的附圖標記并且因此總體上各自也只指明或提到一次。

具體實施方式

在圖1a和圖1b中，在濾波電容器處設定的歸一化的輸入電流102(圖1a)以及在輸出端處設定的歸一化波紋電流103(圖1b)具體在二相變壓器12和三相變壓器13以及單相變壓器11的情況下各自被展示為多相變壓器1的脈沖占空比101的函數。在此，脈沖占空比101被指明為百分數。具體地，多相變壓器1被提供用于例如在車輛電池3的充電過程中將輸入電壓轉變為與該輸入電壓相比升高的輸出電壓。在此背景下，脈沖占空比101在多相變壓器1的情況下限定變壓比，即，在輸出電壓與輸入電壓之間的比率。不同的輸入電流102和波紋電流103產生為所設定的變壓比或脈沖占空比101的函數并且必須以昂貴的方式用濾波器來抵消。為了避免這些濾波器，所提供的是，將變壓比設定、或將脈沖占空比限定成，使得多相變壓器1運行在效率優化的工作點2'、2″處。具體地，如果波紋電流103或輸入電流102基本上消失或采取最小值，則多相變壓器1采取效率優化的工作點2'、2″。為了能夠根據耗電裝置(例如車輛電池3)的電壓需求來適配輸出電壓，無視固定設定變壓比，尤其提供的是改變輸入電壓。為此目的，優選提供的是，控制輸入電壓的控制裝置與輸出電壓側充電管理系統通信。此外，所提供的是使用m相的多相變壓器1，其中m是整數并且大于2。作為結果，有利地增加可能的效率優化的工作點2'、2″的數量，并且擴大可能的輸入電壓范圍。在此背景下，可想到的是，通過在充電過程中在兩個固定設定變壓比之間的轉換來實現工作點2'、2″。

圖2是展示了根據本發明的第一示例性實施例的方法的框圖。在此提供的方法用于對車輛電池3充電，該車輛電池對電動機供電。具體地，由充電站4輸出的輸入電壓(在200V與500V之間)借助于該方法轉變為在400V與900V之間的輸出電壓。在此背景下，此外提供的是，多相變壓器1(優選為直流變壓器)被整合到車輛中，并且經由外部充電站4對車輛電池3供電。此外，優選提供的是，由充電站4提供的輸入電壓是可變的。

圖3是展示了根據本發明的第二示例性實施例的方法的框圖。在此提供的是，多相變壓器1用于在車輛內部將輸入電壓轉變為輸出電壓。具體地，提供的是，在車輛駕駛運行過程中借助于車輛電池3來對車輛部件5(例如空調壓縮機)供電。為了提供對于車輛部件所必需的電壓，由車輛電池3提供的電壓優選地被多相變壓器1轉變為輸入電壓并且作為多相變壓器1的輸出電壓被提供給車輛部件5。

也就是說，在第二示例性實施例中，多相變壓器1用于使車輛電池3放電。

圖4是展示了根據本發明的第三示例性實施例的方法的框圖。在此，多相變壓器1被提供用于將能量反饋到給充電站4饋電的供電系統6中。作為結果，本方法還可以有利地用于：通過借助于多相變壓器1將能量反饋到供電系統6中而無需在過濾器上的額外花費并且以在效率方面優化的方式來覆蓋供電系統6的峰值需求。